影响，只是加入相应的热量，因此可以选用体积小的半导体激光器，如图12 所示。这种激光器的光斑直径较大，一般在2mm 左右，但是设备的体积小，有利于和电弧的复合，方便与焊接机械化/自动化设备的连接。
图3 相同焊接速度和熔深下的焊接参数与焊缝成型对比
图4 在电弧电流小于180A 时，MIG 焊与激光-电弧复合焊的熔深与线能量的
对比（其中q 为线能量，v 为速度）
图5 在电弧电流大于180A时，MIG 焊与激光-电弧复合焊的熔深与线能量的
关系（其中-3 :200A，-4:240A, -5:270A）
注：上图为1000W 到4000W 的激光器的外观，下图为输出光斑的形式与能量分布（若通过光纤输出，光斑为圆形）
图6 直接从透镜输出的半导体激光器（鞋盒大小）
激光焊接的优异性能使其能够方便地应用于许多领域, 并日益受到人们的关注, 激光焊接成为最有朝气的焊接方法之一。激光技术在材料焊接上的应用主要体现在新型激光器的研发、不同材料激光焊接工艺的优化及高精度激光焊接设备的开发等方面。特别是新型的固态激光器在焊接及工业应用上潜力正日益显现。
虽然激光焊接具有很多其它焊接方法无可比拟的优点, 但是激光焊接仍有一些不足之处, 体现在较高的制造与操作成本和较低的能量转换效率等方面。此外, CO2 激光器不太适合焊接高反射率材料(如铜、铝等), 对有害气体(如氢、氧、氮等)具有强烈吸收作用的材料(如钛合金)激光焊接时惰性气体保护工艺仍有困难, 激光焊接的熔深控制及超薄板的激光焊接工艺仍不太成熟, 所有这些问题均有待于深入的研究与实践。
搅拌摩擦焊的发展与应用
搅拌摩擦焊是20 世纪90 年代初才出现的一种新型固态焊接方法，已经在国际上引起高度重视，并开始在航天、航空和造船、轨道车辆的生产中应用。搅拌摩擦焊的基本原理可以用图13 来说明。搅拌头旋转并向下压，使搅拌针逐渐插入待焊的接缝中，当搅拌肩接触并稍许压入工件表面后向前运动，由于搅拌肩与搅拌针与母材的摩擦生热，使材料局部升温，达到良好的塑性、甚至超塑性状态，工件接缝两边的材料被搅拌针带动相互搅拌而形成焊缝，使材料连接在一起。可见，这种焊接方法是没有弧光、没有烟尘、消耗能量少、焊接变形小的优质高效绿色的固态焊接方法。搅拌摩擦焊虽然可以焊接有色和黑色金属，但是目前主要用于铝和铝合金的焊接。在焊接之前必须对铝合金接缝两侧进行严格清理表面氧化层和污染物工作，但是采用搅拌摩擦焊不需要清理可直接进行焊接。
这个优点是很有工程意义的。目前单面焊一次可焊透25mm 的铝合金，如果双面焊可焊接50mm的厚板，无须填丝和保护气体。而1mm 左右的薄板焊后变形很小，很受重视。接头强度可达到母材的80%。由于它是固态下焊接，没有溶池金属，所以可以方便地进行平焊和空间位置的焊接，主要用于直缝和环焊缝。搅拌摩擦焊在铝合金船的制造中多用于拼板和“三文治”甲板的制造。
图7 搅拌摩擦焊原理图